Στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων, τα φωτόνια επιταχύνονται σε ταχύτητα 299.792.455 m/s. Αυτό είναι μόνο τρία μέτρα ανά δευτερόλεπτο λιγότερο από την ταχύτητα του φωτός. Μόνο τρία μέτρα ανά δευτερόλεπτο, είναι πραγματικά αδύνατο να σπρώξουμε λίγο και να διασκορπίσουμε τα φωτόνια πάνω από την ταχύτητα του φωτός;
Απάντηση: δεν μπορείς. Ακόμη και θεωρητικά, κανένα αντικείμενο δεν μπορεί να κινηθεί πιο γρήγορα. Και υπάρχει εξήγηση για αυτό. Εν ολίγοις, απολύτως τα πάντα στο σύμπαν κινούνται με αυτή την ταχύτητα και δεν μπορούν να την υπερβούν.
Αρχικά, αξίζει να σημειωθεί ότι, σύμφωνα με τη θεωρία της σχετικότητας, όσο αυξάνεται η ταχύτητα, αυξάνεται και η μάζα. Σε χαμηλές ταχύτητες, αυτό δεν γίνεται αντιληπτό, αλλά όταν πλησιάζει την ταχύτητα του φωτός, αρχίζει να αναπτύσσεται γρήγορα. Θα είναι όλο και πιο δύσκολο να επιταχυνθεί και η ενέργεια ολόκληρου του σύμπαντος δεν θα είναι αρκετή για να αυξήσει περαιτέρω την ταχύτητα.
Αλλά η αύξηση της μάζας δεν εξηγεί τα πάντα. Για παράδειγμα, γιατί τα φωτόνια - σωματίδια χωρίς μάζα - δεν μπορούν επίσης να φτάσουν την ταχύτητα του φωτός; Το θέμα είναι στην ίδια τη δομή του χώρου και του χρόνου, που πολλές φορές φανταζόμαστε λανθασμένα. Αξίζει να ξεκινήσουμε από το γεγονός ότι ζούμε σε έναν κόσμο τεσσάρων διαστάσεων. Εκτός από τις τρεις χωρικές διαστάσεις, έχουμε και χρόνο.
Αρχικά, ας πάρουμε έναν δισδιάστατο κόσμο, όπου ο άξονας x είναι μια χωρική συντεταγμένη και το t είναι μια χρονική. Ας υποθέσουμε ότι κάποιο αντικείμενο κινείται κατά μήκος του άξονα x. Μπορούμε να ορίσουμε τη θέση του σε κάθε στιγμή. Όλα αυτά τα σημεία σχηματίζουν τη λεγόμενη γραμμή του κόσμου.
Εάν κάτι είναι σε ηρεμία, η γραμμή του κόσμου του είναι μια κάθετη ευθεία γραμμή, εάν ένα αντικείμενο κινείται, τότε είναι κεκλιμένο. Όσο μεγαλύτερη είναι η ταχύτητα, τόσο μεγαλύτερη είναι η κλίση, γιατί μεγαλύτερη απόσταση καλύπτεται σε λιγότερο χρόνο. Μπορείτε ακόμη να ορίσετε μια κλίση που αντιστοιχεί στην ταχύτητα του φωτός.
Τελικά φαίνεται πως στην πραγματικότητά μας δεν υπάρχουν σταθερά αντικείμενα. Τόσο τα στατικά όσο και τα δυναμικά αντικείμενα κινούνται κατά μήκος του άξονα του χρόνου.
Τώρα αρχίζει η διασκέδαση, προχωράμε στον τετραδιάστατο κόσμο και στην απάντηση στο ερώτημα γιατί είναι αδύνατο να υπερβούμε την ταχύτητα του φωτός. Εάν ο χώρος είναι τετραδιάστατος, τότε και η ταχύτητα πρέπει να είναι τετραδιάστατη. Λέγεται 4 ταχυτήτων.
Στο διάγραμμά μας, αυτό θα είναι μια εφαπτομένη στην παγκόσμια γραμμή. 
Αλλά είναι καλύτερο να φτιάξετε ένα άλλο γράφημα, όπου θα είναι ορατά τα συστατικά του.
Αν κάθεσαι και δεν κάνεις τίποτα, κινείσαι μόνο στο χρόνο. Με ρυθμό ένα δευτερόλεπτο ανά δευτερόλεπτο. Εάν αρχίσετε να κινείστε, τότε θα εμφανιστεί ένα άλλο στοιχείο (ταχύτητα στο διάστημα) και το διάνυσμα 4 ταχυτήτων θα έχει κλίση. Και αποδεικνύεται ότι το μέγεθος της 4-ταχύτητας είναι πάντα το ίδιο - είναι ίσο με την ταχύτητα του φωτός. Δηλαδή, όλοι απολύτως πάντα βιαζόμαστε στον χώρο και τον χρόνο με το ίδιο 4άρι. Και δεν μπορούμε ούτε να το αυξήσουμε ούτε να το μειώσουμε. Η μόνη δυνατότητα είναι να αλλάξει κατεύθυνση. Αν αρχίσουμε να κινούμαστε, δεν προσθέτουμε τίποτα στο 4άρι, απλώς του αλλάζουμε κλίση.
Όσο πιο γρήγορα κινούμαστε, τόσο μεγαλύτερη είναι η κλίση.
Σημειώστε ότι όσο μεγαλύτερη είναι η ταχύτητα της κίνησης στο χώρο, τόσο μικρότερη είναι η ταχύτητα της κίνησης στο χρόνο- αυτό είναι το αποτέλεσμα της διαστολής του χρόνου, που φημίζεται για τη θεωρία της σχετικότητας.
Όταν η 4-ταχύτητα φτάσει την οριζόντια στο γράφημα, γίνεται ίση με την ταχύτητα του φωτός. Και όπως και να στρίψεις το 4άρι δεν θα γίνει πια. Εδώ είναι το όριο. Προκύπτει άμεσα από τις ιδιότητες του κόσμου μας.
Το ηλιακό σύστημα δεν έχει ιδιαίτερο ενδιαφέρον για τους συγγραφείς επιστημονικής φαντασίας εδώ και πολύ καιρό. Αλλά, παραδόξως, οι «γηγενείς» πλανήτες μας δεν προκαλούν μεγάλη έμπνευση για ορισμένους επιστήμονες, αν και δεν έχουν ακόμη εξερευνηθεί πρακτικά.
Έχοντας μόλις κόψει ένα παράθυρο στο διάστημα, η ανθρωπότητα σκίζεται σε άγνωστες αποστάσεις, και όχι μόνο στα όνειρα, όπως πριν.
Ο Σεργκέι Κορόλεφ υποσχέθηκε επίσης να πετάξει σύντομα στο διάστημα «με ένα συνδικαλιστικό εισιτήριο», αλλά αυτή η φράση είναι ήδη μισού αιώνα παλιά και μια διαστημική οδύσσεια εξακολουθεί να είναι η τύχη της ελίτ - πολύ ακριβή. Ωστόσο, πριν από δύο χρόνια, η HACA ξεκίνησε ένα μεγαλεπήβολο έργο Διαστημόπλοιο 100 ετών,που συνεπάγεται τη σταδιακή και μακροπρόθεσμη δημιουργία μιας επιστημονικής και τεχνικής βάσης για διαστημικές πτήσεις.
Αυτό το άνευ προηγουμένου πρόγραμμα θα πρέπει να προσελκύσει επιστήμονες, μηχανικούς και ενθουσιώδεις από όλο τον κόσμο. Αν όλα είναι επιτυχημένα, σε 100 χρόνια η ανθρωπότητα θα μπορεί να οικοδομήσει μια διεθνή αστρικό πλοίο, και θα κινούμαστε γύρω από το ηλιακό σύστημα όπως στα τραμ.
Ποια είναι λοιπόν τα προβλήματα που πρέπει να λυθούν για να γίνει πραγματικότητα η αστρική πτήση;
Ο ΧΡΟΝΟΣ ΚΑΙ Η ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΕΙΝΑΙ ΣΧΕΤΙΚΑ
Η αστρονομία των αυτόματων οχημάτων φαίνεται σε ορισμένους επιστήμονες ένα σχεδόν λυμένο πρόβλημα, όσο περίεργο κι αν φαίνεται. Και αυτό παρά το γεγονός ότι δεν έχει κανένα απολύτως νόημα να εκτοξεύσεις μηχανές στα αστέρια με τις τρέχουσες ταχύτητες σαλιγκαριών (περίπου 17 km / s) και άλλο πρωτόγονο (για τέτοιους άγνωστους δρόμους) εξοπλισμό.
Τώρα το αμερικανικό διαστημόπλοιο Pioneer 10 και το Voyager 1 έχουν φύγει από το ηλιακό σύστημα, δεν υπάρχει πλέον καμία σχέση μαζί τους. Το Pioneer 10 κινείται προς το αστέρι Aldebaran. Αν δεν του συμβεί τίποτα, θα φτάσει κοντά σε αυτό το αστέρι ... σε 2 εκατομμύρια χρόνια. Με τον ίδιο τρόπο σέρνετε στις εκτάσεις του Σύμπαντος και σε άλλες συσκευές.
Άρα, ανεξάρτητα από το αν ένα πλοίο είναι κατοικήσιμο ή όχι, για να πετάξει στα αστέρια χρειάζεται μεγάλη ταχύτητα κοντά στην ταχύτητα του φωτός. Ωστόσο, αυτό θα βοηθήσει στην επίλυση του προβλήματος της πτήσης μόνο στα πλησιέστερα αστέρια.
«Ακόμα κι αν καταφέραμε να φτιάξουμε ένα αστέρι πλοίο που θα μπορούσε να πετάξει με ταχύτητα κοντά στην ταχύτητα του φωτός», έγραψε ο K. Feoktistov, «ο χρόνος ταξιδιού μόνο στον Γαλαξία μας θα υπολογιστεί σε χιλιετίες και δεκάδες χιλιετίες, αφού η διάμετρός του είναι περίπου 100.000 έτη φωτός. Αλλά στη Γη, για αυτό θα περάσει ο καιρόςπολύ περισσότερο".
Σύμφωνα με τη θεωρία της σχετικότητας, η πορεία του χρόνου σε δύο συστήματα που κινούνται μεταξύ τους είναι διαφορετική. Δεδομένου ότι σε μεγάλες αποστάσεις το πλοίο θα έχει χρόνο να αναπτύξει ταχύτητα πολύ κοντά στην ταχύτητα του φωτός, η διαφορά χρόνου στη Γη και στο πλοίο θα είναι ιδιαίτερα μεγάλη.
Υποτίθεται ότι ο πρώτος στόχος των διαστρικών πτήσεων θα είναι ο άλφα Κενταύρου (ένα σύστημα τριών αστέρων) - ο πλησιέστερος σε εμάς. Με την ταχύτητα του φωτός, μπορείτε να πετάξετε εκεί σε 4,5 χρόνια, στη Γη κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου θα περάσουν τα χρόνιαδέκα. Αλλά όσο μεγαλύτερη είναι η απόσταση, τόσο μεγαλύτερη είναι η διαφορά χρόνου.
Θυμάστε το περίφημο νεφέλωμα της Ανδρομέδας του Ιβάν Εφρεμόφ; Εκεί η πτήση μετριέται σε χρόνια και τα γήινα. Μια όμορφη ιστορία, το λιγότερο. Ωστόσο, αυτό το πολυπόθητο νεφέλωμα (ακριβέστερα, ο γαλαξίας της Ανδρομέδας) βρίσκεται σε απόσταση 2,5 εκατομμυρίων ετών φωτός από εμάς.
Σύμφωνα με ορισμένους υπολογισμούς, το ταξίδι των αστροναυτών θα διαρκέσει περισσότερα από 60 χρόνια (σύμφωνα με τις ώρες των αστροπλοίων), αλλά μια ολόκληρη εποχή θα περάσει στη Γη. Πώς θα συναντήσουν οι διαστημικοί «Νεάντερταλ» από τους μακρινούς τους απόγονους; Και θα είναι καθόλου ζωντανή η Γη; Δηλαδή, η επιστροφή είναι βασικά χωρίς νόημα. Ωστόσο, όπως και η ίδια η πτήση: πρέπει να θυμόμαστε ότι βλέπουμε τον γαλαξία της Ανδρομέδας όπως ήταν πριν από 2,5 εκατομμύρια χρόνια - τόσο μεγάλο μέρος του φωτός του φτάνει σε εμάς. Τι νόημα έχει να πετάς σε έναν άγνωστο στόχο, που, ίσως, δεν υπάρχει εδώ και πολύ καιρό, ούτως ή άλλως, στην παλιά του μορφή και στον παλιό τόπο;
Αυτό σημαίνει ότι ακόμη και πτήσεις με την ταχύτητα του φωτός δικαιολογούνται μόνο μέχρι σχετικά κοντινά αστέρια. Ωστόσο, τα οχήματα που πετούν με την ταχύτητα του φωτός ζουν μέχρι στιγμής μόνο σε μια θεωρία που μοιάζει με επιστημονική φαντασία, αν και επιστημονική.
ΕΝΑ ΠΛΟΙΟ ΜΕΓΕΘΟΣ ΠΛΑΝΗΤΗ
Όπως ήταν φυσικό, πρώτα από όλα, οι επιστήμονες είχαν την ιδέα να χρησιμοποιήσουν τον πιο αποδοτικό κινητήρα στον κινητήρα του πλοίου. θερμοπυρηνική αντίδραση- όπως έχει ήδη εν μέρει κυριαρχήσει (για στρατιωτικούς σκοπούς). Ωστόσο, για ταξίδια μετ' επιστροφής με ταχύτητα πλησίον του φωτός, ακόμη και με ιδανικό σχεδιασμό συστήματος, απαιτείται αναλογία αρχικής μάζας προς τελική μάζα τουλάχιστον 10 προς την τριακοστή ισχύ. Δηλαδή, το διαστημόπλοιο θα μοιάζει με ένα τεράστιο τρένο με καύσιμα στο μέγεθος ενός μικρού πλανήτη. Είναι αδύνατο να εκτοξευτεί ένας τέτοιος κολοσσός στο διάστημα από τη Γη. Ναι, και συλλέγονται σε τροχιά - επίσης, δεν είναι για τίποτα που οι επιστήμονες δεν συζητούν αυτήν την επιλογή.
Η ιδέα μιας μηχανής φωτονίων που χρησιμοποιεί την αρχή της εκμηδένισης της ύλης είναι πολύ δημοφιλής.
Εκμηδένιση είναι ο μετασχηματισμός ενός σωματιδίου και ενός αντισωματιδίου κατά τη σύγκρουσή τους σε άλλα σωματίδια που είναι διαφορετικά από τα αρχικά. Το πιο μελετημένο είναι ο αφανισμός ενός ηλεκτρονίου και ενός ποζιτρονίου, που παράγει φωτόνια, η ενέργεια των οποίων θα κινήσει το διαστημόπλοιο. Οι υπολογισμοί των Αμερικανών φυσικών Ronan Keane και Wei-ming Zhang δείχνουν ότι, με βάση σύγχρονες τεχνολογίεςείναι δυνατό να δημιουργηθεί ένας κινητήρας εκμηδενισμού ικανός να επιταχύνει ΔΙΑΣΤΗΜΟΠΛΟΙΟέως και 70% της ταχύτητας του φωτός.
Ωστόσο, αρχίζουν περαιτέρω προβλήματα. Δυστυχώς, για να χρησιμοποιήσουμε την αντιύλη ως Καύσιμο πυραύλουπολύ δύσκολο. Κατά τη διάρκεια της εκμηδένισης, εμφανίζονται λάμψεις της πιο ισχυρής ακτινοβολίας γάμμα, οι οποίες είναι επιζήμιες για τους αστροναύτες. Επιπλέον, η επαφή του καυσίμου ποζιτρονίων με το πλοίο είναι γεμάτη με θανατηφόρα έκρηξη. Τέλος, δεν υπάρχει ακόμη τεχνολογία για την παραγωγή αρκετής αντιύλης και μακροχρόνια αποθήκευση: για παράδειγμα, ένα άτομο αντιυδρογόνου «ζει» τώρα λιγότερο από 20 λεπτά και η παραγωγή ενός χιλιοστόγραμμα ποζιτρονίων κοστίζει 25 εκατομμύρια δολάρια.
Αλλά, ας υποθέσουμε, με την πάροδο του χρόνου, αυτά τα προβλήματα μπορούν να επιλυθούν. Ωστόσο, θα χρειαστούν πολλά καύσιμα και η αρχική μάζα ενός διαστημόπλοιου φωτονίου θα είναι συγκρίσιμη με τη μάζα της Σελήνης (σύμφωνα με τον Konstantin Feoktistov).
ΕΣΠΑΣΕ ΤΟ ΠΑΝΙ!
Το πιο δημοφιλές και ρεαλιστικό διαστημόπλοιο σήμερα θεωρείται ένα ηλιακό ιστιοφόρο, η ιδέα του οποίου ανήκει στον Σοβιετικό επιστήμονα Φρίντριχ Ζάντερ.
Το ηλιακό (φως, φωτόνιο) πανί είναι μια συσκευή που χρησιμοποιεί πίεση ηλιακό φωςή ένα λέιζερ σε μια επιφάνεια καθρέφτη για να προωθήσει το διαστημόπλοιο.
Το 1985, ο Αμερικανός φυσικός Robert Forward πρότεινε τον σχεδιασμό ενός διαστρικού καθετήρα επιταχυνόμενου με ενέργεια ακτινοβολία μικροκυμάτων. Το έργο προέβλεπε ότι ο ανιχνευτής θα έφτανε στα πλησιέστερα αστέρια σε 21 χρόνια.
Στο Διεθνές Αστρονομικό Συνέδριο XXXVI, προτάθηκε ένα έργο για ένα αστρόπλοιο λέιζερ, η κίνηση του οποίου παρέχεται από την ενέργεια των οπτικών λέιζερ που βρίσκονται σε τροχιά γύρω από τον Ερμή. Σύμφωνα με υπολογισμούς, η διαδρομή ενός διαστημόπλοιου αυτού του σχεδίου προς το αστέρι Έψιλον Ηριδάνη (10,8 έτη φωτός) και πίσω θα διαρκούσε 51 χρόνια.
«Είναι απίθανο να μπορέσουμε να σημειώσουμε σημαντική πρόοδο στην κατανόηση του κόσμου στον οποίο ζούμε, με βάση τα δεδομένα που λαμβάνονται από ταξίδια στο ηλιακό μας σύστημα. Φυσικά, η σκέψη στρέφεται προς τα αστέρια. Άλλωστε, νωρίτερα έγινε κατανοητό ότι οι πτήσεις γύρω από τη Γη, οι πτήσεις σε άλλους πλανήτες του ηλιακού μας συστήματος δεν είναι ο απώτερος στόχος. Το να ανοίξει ο δρόμος προς τα αστέρια φαινόταν ότι ήταν το κύριο καθήκον.Αυτά τα λόγια δεν ανήκουν σε συγγραφέα επιστημονικής φαντασίας, αλλά στον σχεδιαστή διαστημικού σκάφους και κοσμοναύτη Konstantin Feoktistov. Σύμφωνα με τον επιστήμονα, δεν θα βρεθεί τίποτα ιδιαίτερα νέο στο ηλιακό σύστημα. Και αυτό παρά το γεγονός ότι ο άνθρωπος μέχρι στιγμής έχει πετάξει μόνο στο φεγγάρι ...
Ωστόσο, εκτός του ηλιακού συστήματος, η πίεση του ηλιακού φωτός θα πλησιάσει το μηδέν. Ως εκ τούτου, υπάρχει ένα έργο για την επιτάχυνση του ηλιακού ιστιοφόρου συστήματα λέιζεραπό κάποιον αστεροειδή.
Όλα αυτά είναι ακόμα θεωρία, αλλά τα πρώτα βήματα έχουν ήδη γίνει.
Το 1993 στις Ρωσικό πλοίοΤο "Progress M-15" στο πλαίσιο του έργου "Znamya-2", ένα ηλιακό πανί πλάτους 20 μέτρων αναπτύχθηκε για πρώτη φορά. Όταν έδεσε το Progress με το σταθμό Mir, το πλήρωμά του εγκατέστησε μια μονάδα ανάπτυξης ανακλαστήρα στο Progress. Ως αποτέλεσμα, ο ανακλαστήρας δημιούργησε ένα φωτεινό σημείο πλάτους 5 km, το οποίο πέρασε από την Ευρώπη στη Ρωσία με ταχύτητα 8 km/s. Το κομμάτι του φωτός είχε μια φωτεινότητα περίπου ισοδύναμη με αυτή της πανσελήνου.
Έτσι, το πλεονέκτημα ενός ηλιακού ιστιοφόρου είναι η έλλειψη καυσίμου στο σκάφος, τα μειονεκτήματα είναι η ευπάθεια του σχεδιασμού του πανιού: στην πραγματικότητα, είναι ένα λεπτό φύλλο τεντωμένο πάνω από ένα πλαίσιο. Πού είναι η εγγύηση ότι το πανί δεν θα πάρει τρύπες από κοσμικά σωματίδια στην πορεία;
Η έκδοση πανιού μπορεί να είναι κατάλληλη για εκτόξευση ρομποτικών ανιχνευτών, σταθμών και φορτηγών πλοίων, αλλά είναι ακατάλληλη για επανδρωμένες πτήσεις επιστροφής. Υπάρχουν και άλλα σχέδια αστροπλοίων, αλλά κατά κάποιο τρόπο μοιάζουν με τα παραπάνω (με τα ίδια τεράστια προβλήματα).
ΕΚΠΛΗΞΕΙΣ ΣΤΟ ΔΙΑΣΤΕΡΙΚΟ ΔΙΑΣΤΗΜΑ
Φαίνεται ότι πολλές εκπλήξεις περιμένουν τους ταξιδιώτες στο σύμπαν. Για παράδειγμα, μόλις γέρνοντας έξω από το ηλιακό σύστημα, η αμερικανική συσκευή "Pioneer-10" άρχισε να βιώνει τη δύναμη άγνωστη προέλευσηπροκαλώντας αδύναμο φρενάρισμα. Έχουν γίνει πολλές προτάσεις, μέχρι άγνωστες ακόμη επιπτώσεις αδράνειας ή ακόμα και χρόνου. Δεν υπάρχει ακόμη σαφής εξήγηση για αυτό το φαινόμενο, εξετάζονται διάφορες υποθέσεις: από απλές τεχνικές (για παράδειγμα, η αντιδραστική δύναμη από μια διαρροή αερίου σε μια συσκευή) έως την εισαγωγή νέων φυσικών νόμων.
Ένα άλλο διαστημόπλοιο, το Voyager 1, εντόπισε μια περιοχή στην άκρη του ηλιακού συστήματος με μια ισχυρή μαγνητικό πεδίο. Σε αυτό, η πίεση των φορτισμένων σωματιδίων από τον διαστρικό χώρο προκαλεί πάχυνση του πεδίου που δημιουργεί ο Ήλιος. Η συσκευή κατέγραψε επίσης:
- μια αύξηση στον αριθμό των ηλεκτρονίων υψηλής ενέργειας (περίπου 100 φορές) που διεισδύουν σε ηλιακό σύστημααπό το διαστρικό διάστημα?
- μια απότομη αύξηση στο επίπεδο των γαλαξιακών κοσμικών ακτίνων - φορτισμένα σωματίδια υψηλής ενέργειας διαστρικής προέλευσης.
Ο χώρος ανάμεσα στα αστέρια δεν είναι κενός. Παντού υπάρχουν υπολείμματα αερίων, σκόνης, σωματιδίων. Όταν προσπαθείτε να κινηθείτε με ταχύτητα κοντά στην ταχύτητα του φωτός, κάθε άτομο που συγκρούεται με το πλοίο θα είναι σαν ένα σωματίδιο κοσμικών ακτίνων υψηλής ενέργειας. Το επίπεδο σκληρής ακτινοβολίας κατά τη διάρκεια ενός τέτοιου βομβαρδισμού θα αυξηθεί απαράδεκτα ακόμη και κατά τις πτήσεις προς τα πλησιέστερα αστέρια.
ΕΝΑ μηχανική κρούσησωματίδια σε τέτοιες ταχύτητες θα παρομοιαστούν με εκρηκτικές σφαίρες. Σύμφωνα με κάποιους υπολογισμούς, κάθε εκατοστό προστατευτική οθόνητο διαστημόπλοιο θα βομβαρδίζεται συνεχώς με συχνότητα 12 βολών ανά λεπτό. Είναι σαφές ότι καμία οθόνη δεν μπορεί να αντέξει τέτοια έκθεση για αρκετά χρόνια πτήσης. Ή θα πρέπει να έχει απαράδεκτο πάχος (δεκάδες και εκατοντάδες μέτρα) και μάζα (εκατοντάδες χιλιάδες τόνους).
Στην πραγματικότητα, τότε το διαστημόπλοιο θα αποτελείται κυρίως από αυτό το πλέγμα και καύσιμο, που θα απαιτήσει αρκετά εκατομμύρια τόνους. Λόγω αυτών των συνθηκών, οι πτήσεις με τέτοιες ταχύτητες είναι αδύνατες, πολύ περισσότερο γιατί στην πορεία μπορεί να συναντήσετε όχι μόνο σκόνη, αλλά και κάτι μεγαλύτερο ή να παγιδευτείτε σε ένα άγνωστο βαρυτικό πεδίο. Και τότε ο θάνατος είναι και πάλι αναπόφευκτος. Έτσι, ακόμα κι αν είναι δυνατό να επιταχυνθεί το διαστημόπλοιο σε υποφωτεινή ταχύτητα, τότε μέχρι Απώτερος στόχοςδεν θα πετάξει - πάρα πολλά εμπόδια θα τον συναντήσουν στο δρόμο. Επομένως, οι διαστρικές πτήσεις μπορούν να πραγματοποιηθούν μόνο με σημαντικά χαμηλότερες ταχύτητες. Αλλά τότε ο παράγοντας χρόνος κάνει αυτές τις πτήσεις χωρίς νόημα.
Αποδεικνύεται ότι για να λυθεί το πρόβλημα της μεταφοράς υλικά σώματασε γαλαξιακές αποστάσεις με ταχύτητες κοντά στην ταχύτητα του φωτός είναι αδύνατο. Δεν έχει νόημα να διαρρήξεις τον χώρο και τον χρόνο με τη βοήθεια μιας μηχανικής δομής.
ΤΡΥΠΑ ΤΥΦΟΥΛΑΚΟΥ
Η επιστημονική φαντασία, προσπαθώντας να ξεπεράσει τον αδυσώπητο χρόνο, επινόησε πώς να «ροκανίζει τρύπες» στο χώρο (και τον χρόνο) και να τον «διπλώνει». Κατέληξαν σε μια ποικιλία υπερδιαστημικών πηδημάτων από το ένα σημείο του διαστήματος στο άλλο, παρακάμπτοντας ενδιάμεσες περιοχές. Τώρα οι επιστήμονες έχουν ενταχθεί στους συγγραφείς επιστημονικής φαντασίας.
Οι φυσικοί άρχισαν να αναζητούν ακραίες καταστάσεις ύλης και εξωτικά κενά στο σύμπαν όπου μπορείτε να μετακινηθείτε με υπερφωτιστική ταχύτητααντίθετα με τη θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν.
Έτσι γεννήθηκε η ιδέα της σκουληκότρυπας. Αυτό το λαγούμι συνδέει τα δύο μέρη του σύμπαντος σαν μια κομμένη σήραγγα που συνδέει δύο πόλεις που χωρίζονται μεταξύ τους ψηλό βουνό. Δυστυχώς, οι σκουληκότρυπες είναι δυνατές μόνο στο απόλυτο κενό. Στο σύμπαν μας, αυτά τα λαγούμια είναι εξαιρετικά ασταθή: μπορούν απλά να καταρρεύσουν πριν φτάσει εκεί ένα διαστημόπλοιο.
Ωστόσο, για να δημιουργήσετε σταθερές σκουληκότρυπες, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το εφέ που ανακάλυψε ο Ολλανδός Hendrik Casimir. Συνίσταται στην αμοιβαία έλξη αγώγιμων αφόρτιστων σωμάτων υπό τη δράση κβαντικών ταλαντώσεων στο κενό. Αποδεικνύεται ότι το κενό δεν είναι εντελώς άδειο, υπάρχουν διακυμάνσεις στο βαρυτικό πεδίο στο οποίο σωματίδια και μικροσκοπικές σκουληκότρυπες εμφανίζονται και εξαφανίζονται αυθόρμητα.
Απομένει μόνο να βρείτε μια από τις τρύπες και να την τεντώσετε, τοποθετώντας την ανάμεσα σε δύο υπεραγώγιμες μπάλες. Το ένα στόμιο της σκουληκότρυπας θα παραμείνει στη Γη, το άλλο θα μετακινηθεί από το διαστημόπλοιο με ταχύτητα σχεδόν φωτός προς το αστέρι - το τελικό αντικείμενο. Δηλαδή, το διαστημόπλοιο, σαν να λέγαμε, θα τρυπήσει μέσα από μια σήραγγα. Μόλις το διαστημόπλοιο φτάσει στον προορισμό του, η σκουληκότρυπα θα ανοίξει για πραγματικά αστραπιαία διαστρικά ταξίδια, η διάρκεια του οποίου θα υπολογιστεί σε λεπτά.
ΦΟΥΣΚΑ ΣΤΕΡΜΙ
Παρόμοιο με τη θεωρία της καμπυλότητας της φυσαλίδας των σκουληκότρυπων. Το 1994, ο Μεξικανός φυσικός Miguel Alcubierre πραγματοποίησε υπολογισμούς σύμφωνα με τις εξισώσεις του Αϊνστάιν και βρήκε τη θεωρητική πιθανότητα κυματικής παραμόρφωσης του χωρικού συνεχούς. Σε αυτή την περίπτωση, ο χώρος θα συρρικνωθεί μπροστά από το διαστημόπλοιο και ταυτόχρονα θα επεκταθεί πίσω από αυτό. Το διαστημόπλοιο, όπως ήταν, είναι τοποθετημένο σε μια φυσαλίδα καμπυλότητας, ικανή να κινείται με απεριόριστη ταχύτητα. Η ιδιοφυΐα της ιδέας είναι ότι το διαστημόπλοιο στηρίζεται σε μια φυσαλίδα καμπυλότητας και οι νόμοι της θεωρίας της σχετικότητας δεν παραβιάζονται. Ταυτόχρονα, η ίδια η φυσαλίδα της καμπυλότητας κινείται, παραμορφώνοντας τοπικά τον χωροχρόνο.
Παρά την αδυναμία να ταξιδεύουμε γρηγορότερα από το φως, τίποτα δεν εμποδίζει το διάστημα να κινηθεί ή να διαδοθεί το στημόνι του χωροχρόνου πιο γρήγορα από το φως, κάτι που πιστεύεται ότι συνέβη αμέσως μετά τη Μεγάλη Έκρηξη στο σχηματισμό του Σύμπαντος.
Όλες αυτές οι ιδέες δεν χωρούν ακόμη στο πλαίσιο σύγχρονη επιστήμηΩστόσο, το 2012, εκπρόσωποι της NASA ανακοίνωσαν την προετοιμασία ενός πειραματικού τεστ της θεωρίας του Δρ Alcubierre. Ποιος ξέρει, ίσως η θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν κάποια μέρα γίνει μέρος μιας νέας παγκόσμιας θεωρίας. Άλλωστε η διαδικασία της μάθησης είναι ατελείωτη. Έτσι, μια μέρα θα μπορέσουμε να σπάσουμε τα αγκάθια στα αστέρια.
Irina GROMOVA
1) Οι προβολείς φωτίζουν άλλα αντικείμενα και αντανακλούν πίσω στα μάτια;
Οχι. Όπως γνωρίζετε, δεν μπορείτε να υπερβείτε την ταχύτητα του φωτός. Αυτό σημαίνει ότι σε μία από τις κατευθύνσεις το φως δεν μπορεί να λάμψει καθόλου, γιατί δεν μπορεί να υπερβεί την ταχύτητα του αυτοκινήτου, επομένως δεν θα σβήσει ποτέ από τους προβολείς. Ωστόσο, ζούμε σε έναν πολυδιάστατο κόσμο και δεν λάμπει όλο το φως προς μια κατεύθυνση.
Φανταστείτε ένα αυτοκίνητο δύο διαστάσεων χωρίς μάζα (δηλαδή να κινείται με την ταχύτητα του φωτός) που εξέπεμπε δύο φωτόνια, ένα πάνω και ένα κάτω. Οι δύο δοκοί χωρίζονται από το όχημα και παραμένουν πίσω από αυτό. Κινούνται με την ίδια ταχύτητα φωτός αλλά δεν μπορούν να κινηθούν προς τα εμπρόςεξίσου γρήγορα, αφού ένα από τα διανύσματα ταχύτητας είναι πάνω/κάτω, οπότε τα προσπερνάμε. Αυτά τα φωτόνια συναντούν στη συνέχεια κάποιο εμπόδιο στο πέρασμά τους, όπως μια πινακίδα ή ένα δέντρο, και αντανακλώνται πίσω. Το πρόβλημα είναι ότι δεν μπορούν πλέον να σε προλάβουν. Άλλοι άνθρωποι που περπατούν στο πεζοδρόμιο μπορούν να δουν το ανακλώμενο φως, αλλά εσείς έχετε ήδη φύγει και δεν θα το δείτε ποτέ.
Εδώ, όλα μπορούν να εξηγηθούν από το γεγονός και μόνο ότι όλο το φως κινείται με την ίδια ταχύτητα, ανεξάρτητα από το πού. Δεν έχει σχεδόν καμία σχέση με τη θεωρία της σχετικότητας.
Ωστόσο, υπάρχει και μια πιο σκληροπυρηνική έκδοση.
2) Τα πράγματα που κινούνται με την ταχύτητα του φωτός μπορούν να έχουν προβολείς; Μπορούν να έχουν και όραμα;
Εδώ μπαίνει πραγματικά στο παιχνίδι η τρελή αλήθεια της σχετικότητας, οπότε μην ντρέπεστε αν δεν καταλαβαίνετε κάτι, αλλά και πάλι η απάντηση είναι όχι.
Ίσως να είστε εξοικειωμένοι με την έννοια της σχετικιστικής διαστολής του χρόνου. Ας υποθέσουμε ότι ένας φίλος και εγώ μπαίνουμε σε διαφορετικά τρένα και πηγαίνουμε ο ένας προς τον άλλο. Περνώντας, αν κοιτάξουμε από το παράθυρο στο Ρολόι τοίχουο ένας στο διαμέρισμα του άλλου, λοιπόν και τα δυοπαρατηρήστε ότι πηγαίνουν πιο αργά από το συνηθισμένο. Αυτό δεν συμβαίνει επειδή το ρολόι επιβραδύνεται, αλλά επειδή το φως ανάμεσά μας μπαίνει στο παιχνίδι: όσο πιο γρήγορα κινούμαστε, τόσο πιο αργά γερνάμε σε σχέση με λιγότερο κινητά αντικείμενα. Αυτό συμβαίνει γιατί ο χρόνος δεν είναι απόλυτος για όλα τα αντικείμενα στο σύμπαν, είναι διαφορετικός για κάθε αντικείμενο και εξαρτάται από την ταχύτητά του. Ο χρόνος μας εξαρτάται από μαςταχύτητα στο σύμπαν. Μπορείτε να το σκεφτείτε ότι κινείται προς διαφορετικές κατευθύνσεις στην κλίμακα του χωροχρόνου. Υπάρχει ένα συγκεκριμένο πρόβλημα εδώ, γιατί ο εγκέφαλός μας δεν είναι προσαρμοσμένος να κατανοεί τη γεωμετρία του χωροχρόνου, αλλά τείνει να αναπαριστά τον χρόνο ως απόλυτο. Ωστόσο, αφού διαβάσετε λίγη βιβλιογραφία για το θέμα, μπορείτε κανονικά να το εκλάβετε ως φυσικό γεγονός: όσοι κινούνται γρήγορα σε σχέση με εσάς γερνούν πιο αργά.
Ας υποθέσουμε ότι ο φίλος σας κάθεται σε ένα υποθετικό αυτοκίνητο και κινείται με ταχύτητα με την ταχύτητα του φωτός. Λοιπόν, ας αντικαταστήσουμε την ταχύτητά του στη φόρμουλα μας και ας δούμε ποια είναι η απάντηση.
Ωχ Ώχ! Φαίνεται ότι δεν είχε καθόλου χρόνο! Κάτι δεν πάει καλά με τους υπολογισμούς μας;! Αποδεικνύεται ότι δεν το κάνει. Χρόνος. Δεν. Υπάρχει. Για. Αντικείμενα. Στο. Ταχύτητες. Σβέτα.
Απλώς δεν υπάρχει.
Αυτό σημαίνει ότι τα πράγματα με την ταχύτητα του φωτός δεν μπορούν να αντιληφθούν τα «συμβαίνουν» γεγονότα με τον ίδιο τρόπο που τα αντιλαμβανόμαστε εμείς. Τα γεγονότα δεν μπορούν λαμβάνει χώραγια αυτούς. Μπορούν να κάνουν ενέργειες, αλλά δεν μπορούν να αποκτήσουν εμπειρία. Ο ίδιος ο Αϊνστάιν είπε κάποτε: "Ο χρόνος υπάρχει για να μην συμβαίνουν όλα ταυτόχρονα". Αυτή είναι μια συντεταγμένη που έχει σχεδιαστεί για να χτίσει τα γεγονότα σε μια ουσιαστική ακολουθία, ώστε να μπορούμε να καταλάβουμε τι συμβαίνει, αλλά για ένα αντικείμενο που κινείται με την ταχύτητα φως, αυτή η αρχή δεν λειτουργεί, γιατί Ολασυμβαίνει ταυτόχρονα. Ένας ταξιδιώτης με την ταχύτητα του φωτός δεν θα δει ποτέ, δεν θα σκεφτεί ή θα αισθανθεί οτιδήποτε θεωρούμε σημαντικό.
Εδώ είναι ένα τόσο απροσδόκητο συμπέρασμα.
Ακόμα κι αν μπορούσαμε να κατασκευάσουμε πρωτότυπα πλοία σχεδιασμένα από επιστήμονες της NASA για να κινούνται με σχετικιστικές ταχύτητες και να βρούμε μια αισχρά μεγάλη πηγή ενέργειας που απαιτείται για να τα εκτοξεύσουμε στους ουρανούς, το ταξίδι μας δεν θα ήταν τόσο ευχάριστο όσο θα μπορούσε. φαίνεται από το Millennium Falcon . Δεν είναι η τεχνολογία που μας χωρίζει από την ικανότητα να πετάμε σε γειτονικά αστέρια, είναι μόνο θέμα αρκετών αιώνων. Το πρόβλημα είναι πόσο επικίνδυνο είναι το διάστημα αν μετατραπεί σε βιότοπο και πόσο εύθραυστο μπορεί να είναι στην πραγματικότητα το ανθρώπινο σώμα.
Αν αρχίζαμε να κινούμαστε με την ταχύτητα του φωτός (300.000 km/s) στο διαστρικό διάστημα, θα πεθαίναμε σε λίγα δευτερόλεπτα. Παρά το γεγονός ότι η πυκνότητα της ύλης στο διάστημα είναι πολύ χαμηλή, με αυτή την ταχύτητα ακόμη και λίγα άτομα υδρογόνου ανά κυβικό εκατοστό θα πέσουν στην πλώρη του πλοίου με μια επιτάχυνση που στη Γη μπορεί να επιτευχθεί μόνο στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων. Εξαιτίας αυτού, θα λάβουμε δόση ακτινοβολίας ίση με δέκα χιλιάδες sieverts ανά δευτερόλεπτο. Δεδομένου ότι η θανατηφόρα δόση για τον άνθρωπο είναι έξι σίβερτ, μια τέτοια ραδιενεργή δέσμη θα καταστρέψει το πλοίο και θα κατέστρεφε όλη τη ζωή στο πλοίο.
«Αν αρχίζαμε να κινούμαστε με την ταχύτητα του φωτός στο διάστημα, θα πεθαίναμε σε λίγα δευτερόλεπτα»
Σύμφωνα με έρευνα επιστημόνων από το Πανεπιστήμιο Johns Hopkins, καμία ποσότητα θωράκισης δεν μπορεί να μας προστατεύσει από αυτή την ιονίζουσα ακτινοβολία. Ένα διάφραγμα αλουμινίου πάχους δέκα εκατοστών θα απορροφούσε τότε λιγότερο από το 1% της ενέργειας - και τα διαφράγματα δεν μπορούν να αυξηθούν επ' αόριστον χωρίς να διακινδυνεύσουν την πιθανότητα απογείωσης. Ωστόσο, εκτός από το ραδιενεργό υδρογόνο, το διαστημόπλοιό μας με την ταχύτητα του φωτός θα απειληθεί από διάβρωση λόγω της πρόσκρουσης της διαστρικής σκόνης. ΣΕ καλύτερη περίπτωσηθα πρέπει να αρκεστούμε στο 10% της ταχύτητας του φωτός, κάτι που θα μας επιτρέψει να φτάσουμε μόνο με μεγάλη δυσκολία στο κοντινότερο αστέρι, τον Εγγύς Κενταύρου. Με δεδομένη απόσταση 4,22 ετών φωτός, μια τέτοια πτήση θα διαρκέσει 40 χρόνια - δηλαδή μια ημιτελή ανθρώπινη ζωή.
Η κοσμική ακτινοβολία εξακολουθεί να παραμένει ένα ανυπέρβλητο εμπόδιο για εμάς, ωστόσο, αν στο μακρινό μέλλον μπορέσουμε να την ξεπεράσουμε, το ταξίδι με την ταχύτητα του φωτός θα είναι η πιο απίστευτη εμπειρία που έχει ο άνθρωπος. Με αυτή την ταχύτητα, ο χρόνος θα επιβραδυνθεί και η γήρανση θα γίνει μια πολύ μεγαλύτερη διαδικασία (εξάλλου, ακόμη και οι αστροναύτες στο ISS καταφέρνουν να γεράσουν 0,007 δευτερόλεπτα λιγότερο σε έξι μήνες από τους ανθρώπους στη Γη). Το οπτικό μας πεδίο κατά τη διάρκεια μιας τέτοιας πτήσης κάμπτεται, μετατρέπεται σε σήραγγα. Θα πετάξουμε προς τα εμπρός μέσα από αυτό το τούνελ προς μια λαμπρή λάμψη λευκού, χωρίς να βλέπουμε κανένα ίχνος από τα αστέρια και αφήνοντας πίσω μας το βαθύτερο, πιο απόλυτο σκοτάδι που μπορούμε να φανταστούμε.